DE19921553A1 - Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkausschlages - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkausschlages, wobei die Hilfskraftlenkung wenigstens einen in einem Lenkgehäuse 1 in Axialrichtung verschieblichen, zwei Arbeitsräume I, II begrenzenden Arbeitskolben 2 aufweist, mit dem Arbeitskolben 2 zugeordneten Abschaltventilen 7, 17 sowie mit dem Lenkgehäuse 1 zugeordneten und in der Axialrichtung verschieblichen Anschlagmitteln 13, 23, gegen die jeweils eines der Abschaltventile 7, 17 in der Endstellung läuft und dabei zur Abschaltung des Drucks öffnet, wobei die Anschlagmittel 13, 23 mittels einer in Radialrichtung wirkenden Feder 14, 24 kraftschlüssig mit einer die Öffnungskraft der Abschaltventile 7, 17 übersteigenden Haltekraft fixiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkaus­ schlages mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Derartige Druckabschalteinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die EP 0321756 A2 eine Kugelumlauflenkung, bei der der Arbeits­ kolben zwei in Axialrichtung betätigbare Sitzventile trägt, die in den Endstellungen des zulässigen Lenkaus­ schlages an das Gehäuse anschlagen und dabei den im je­ weils mit Druck beaufschlagten Arbeitsraum anstehenden Arbeitsdruck abbauen. Hierdurch entfällt bei diesem An­ schlag die Hilfskraftunterstützung, so daß ein weiteres Einschlagen der Lenkung nicht möglich ist.

Weiter ist aus der spanischen Patentanmeldung P9202046 eine gattungsgemäße Hilfskraftlenkung bekannt, bei der ebenfalls Abschaltventile dem Arbeitskolben zugeordnet sind. Die Abschaltventile stoßen in den Extremstellungen an einen Anschlag in Gestalt eines in Richtung auf die Ventile zu federvorgespannten Stifts. Der Stift kann in Radialrichtung mit einer Klemmschraube gesichert werden. Zur Einstellung des Öffnungspunktes der Abschaltventile und damit zur Einstellung der Anschlagsbegrenzungen ist es bei dieser Lenkung erforderlich, die Klemmschraube zu lösen und die Lenkung bei entlasteten Rädern manuell bis zum maximal zulässigen Einschlagswinkel zu betätigen. Hierdurch wird das Abschaltventil den federbelasteten Stift bis in die erforderliche Position hineindrücken. Sodann kann in dieser Position der Stift gesichert werden und ist damit dauerhaft eingestellt.

Schließlich ist der nächstkommende Stand der Technik aus der DE 41 27 610 bekannt, bei der Anschlagmittel in Gestalt eines Bolzens oder einer Buchse die Endanschläge der Ab­ schaltventile bilden. Die Kolben bzw. die Buchsen sitzen mit einem Preßsitz auf in Umfangsrichtung ausgebildeten Rippen und können bei entlasteten Vorderrädern zum Ein­ stellen der Lenkung manuell, d. h. ohne Hilfskraftunter­ stützung, bis in die erforderliche Position gedrückt wer­ den, wo sie aufgrund des Preßsitzes selbsttätig fixiert sind. Bei dieser Ausführungsform ist das manuelle Fixie­ ren, wie es aus der spanischen Patentanmeldung P9202046 bekannt ist, nicht erforderlich. Der Preßsitz des Kolbens bzw. der Buchse erfordert jedoch zum einen eine sehr prä­ zise Fertigung der entsprechenden Bauelemente und erlaubt zum anderen allenfalls sehr wenige wiederholte Einstel­ lungen, da sich der Sitz bei wiederholter Veränderung lockert und die Haltekraft unter die Öffnungskraft des Abschaltventils sinkt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrfach einstellbare und durch einfaches manuelles Ein­ schlagen der Lenkung selbst einstellende Druckabschalt­ vorrichtung für eine Hilfskraftlenkung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird von einer Druckabschalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weil die Anschlagmittel mittels einer in Radialrichtung wirkenden Feder mit einer die Öffnungskraft der Abschalt­ ventile übersteigenden Haltekraft fixiert sind, können diese durch manuelles Verfahren der Abschaltventile gegen die Anschlagmittel auf die erforderliche Einstellung ge­ bracht werden. Auch ein mehrfaches Verschieben der An­ schlagmittel führt nicht zu einem wesentlichen Abfall der Haltekraft der Radialfeder. Hierbei ist von Vorteil, wenn das Anschlagmittel einem im wesentlichen runden Schaftbe­ reich aufweist und die Feder den Schaftbereich ringförmig umgibt. Dies bewirkt neben einer guten Haltekraft auch eine über den Umfang gleichmäßige Verteilung dieser Hal­ tekraft sowie eine gewisse Führung des Anschlagmittels. Wenn die Feder eine umlaufende Bandfeder mit in Umfangs­ richtung wellenartigem Profil ist, kann eine besonders hohe Haltekraft bei gleichzeitiger Zentrierung des An­ schlagmittels erzielt werden.

Für eine einfache Rückstellung der Anschlagmittel ist von Vorteil, wenn die Anschlagmittel jeweils in einer Boh­ rung, beispielsweise einer Durchgangsbohrung des Lenkge­ häuses oder einer Bohrung eines separaten Halters geführt sind, wobei vorzugsweise jede Durchgangsbohrung einen entfernbaren fluid- und druckdichten Verschluß aufweist, nach dessen Entfernen ein dem Lenkgehäuse abgewandtes En­ de des jeweiligen Anschlagmittels von außen zugänglich ist. Das Anschlagmittel kann dann manuell in eine Grund­ stellung bewegt werden, von der aus die Einstellung er­ folgt.

Schließlich ist für eine zuverlässige und mechanisch sta­ bile Lagerung vorteilhaft, wenn die Feder in einer der Durchgangsbohrung oder dem Schaftbereich zugeordneten Ringnut einliegt und in Axialrichtung fixiert ist. Dann ist entweder die Feder im Lenkgehäuse oder auf dem An­ schlagmittel fixiert und kann bei der Montage einfach in diese definierte Position gebracht werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kugelumlauflenkung im Bereich eines Abschalt­ ventils mit dem Anschlagmittel in Grundstel­ lung;

Fig. 2 den Querschnitt gemäß Fig. 1 mit eingestell­ tem Anschlagmittel;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Lenkung gem. Fig. 1 im Bereich des zweiten Anschlagmittels; so­ wie

Fig. 4 eine Radialfeder in einer perspektivischen Ansicht.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Kugelumlauf­ lenkung in einem Querschnitt. Hierbei ist ein Lenkgehäuse 1 dargestellt, das einen Arbeitskolben 2 enthält und in Axialrichtung führt sowie mit diesem einen ersten Ar­ beitsraum I begrenzt. Der Arbeitskolben 2 trägt eine Ver­ zahnung 3, die mit einem entsprechenden Ritzel 4 einer Lenkwelle 5 kämmt. Der Arbeitskolben 2 trägt weiter einen Kanal 6 mit Abschaltventilen 7. In der Wandung des Lenk­ gehäuses 1 ist weiter in Axialrichtung mit dem Abschalt­ ventil 7 fluchtend eine Hohlschraube 10 mit einer inneren Durchgangsbohrung 11 angeordnet. In der Durchgangsbohrung 11 ist in Axialrichtung ein Anschlagbolzen 12 geführt, der dem Abschaltventil 7 zugewandt eine Spitze 13 sowie der Hohlschraube 10 zugewandt eine Radialfeder 14 trägt. Die Bohrung 11 der Hohlschraube 10 ist an der Außenseite des Gehäuses mit einem Schraubstopfen 15 flüssigkeits- und druckdicht verschlossen. Der Anschlagbolzen 12 befin­ det sich in der Darstellung gemäß Fig. 1 in seiner lin­ ken Extremstellung. Ein Druckausgleich zwischen dem Ar­ beitsraum I und der Bohrung 11 im Innern der Hohlschraube 10 ist durch eine nicht näher dargestellte Entlastungboh­ rung oder -nut gewährleistet.

In der Fig. 2 ist die Lenkung gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei gleiche Merkmale gleiche Bezugsziffern tragen. Im Bereich der Hohlschraube 10 ist veranschaulicht, daß der axial verschiebliche Anschlagbolzen 12 hier zur Einstel­ lung eines Endanschlages in eine mittlere Position inner­ halb der Bohrung 11 der Hohlschraube 10 verschoben ist.

In der Fig. 3 ist der der Lenksäule zugewandte Bereich der Lenkung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt. Glei­ che Merkmale tragen wieder gleiche Bezugsziffern. Hier begrenzen das Gehäuse 1 und der Arbeitskolben 2 einen zweiten Arbeitsraum II. Das diesseitige Ende des Kanals 6 trägt hierbei ein zweites Abschaltventil 17, das axial fluchtend mit einer zweiten Durchgangsbohrung 21 sowie einem darin gelagerten Anschlagbolzen 22 angeordnet ist. Der Anschlagbolzen 22 trägt eine dem Ventil 17 zugewandte Spitze 23 und ist mittels einer Radialfeder 24 in der Durchgangsbohrung 21 gelagert. Die Durchgangsbohrung 21 ist hier unmittelbar in ein Ventilgehäuse 25 eingebracht und von einem Schraubverschluß 26 fluid- und druckdicht verschlossen. Der Verschluß 26 kann dabei baugleich mit dem Verschluß 15 der Hohlschraube 10 ausgeführt sein.

Die Fig. 4 zeigt schließlich eine Radialfeder 14, 24 in einer perspektivischen Darstellung. Es ist ersichtlich, daß die Radialfeder eine ringförmige, einseitig offene Bandfeder mit umlaufender, wellenförmiger Struktur 30 ist. Die wellenförmige Struktur ist in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel trapezförmig ausgeprägt, wobei ein Randbe­ reich 31 der Radialfeder 14, 24 von dem Profil frei ist.

In der Praxis arbeitet die insoweit beschriebene Lenkung wie folgt:
Um eine Drehung der Lenkwelle 5 im Uhrzeigersinn zu be­ wirken, wird der Arbeitsraum II mit Druck beaufschlagt. Der Arbeitskolben 2 wird dabei in der Darstellung der Fig. 1 bis 3 nach rechts gedrängt. Der im Arbeitsraum II anstehende Fluiddruck öffnet das federbelastete Einwege­ ventil 17, so daß im wesentlichen im Kanal 6 derselbe Druck ansteht wie im Arbeitsraum II. Das Einwegeventil 7 wird in seiner Schließrichtung von diesem Druck beauf­ schlagt, so daß am Ventil 7 kein Druckabfall eintritt und der im Arbeitsraum II anstehende Fluiddruck aufrechter­ halten bleibt. Sobald der Arbeitskolben 2 so weit nach rechts verfahren ist, daß das Ventil 7 mit der Spitze 13 des Anschlagbolzens 12 in Kontakt kommt, wird das Ventil 7 geöffnet. Dann kann sich der im Arbeitsraum II anste­ hende Druck mit demjenigen im Arbeitsraum I ausgleichen, so daß die Hilfskraftunterstützung aufgrund der in beiden Arbeitsräumen II, I ausgeglichenen Druckverhältnisse weg­ fällt. Die manuelle aufgebrachte Betätigungskraft ist dann kleiner als die für eine weitere Axialbewegung des Arbeitskolbens erforderliche Mindestkraft. Somit ist die Lenkung in diesem Drehsinn blockiert. Entsprechendes gilt für eine Drehung der Lenkwelle 5 gegen den Uhrzeigersinn, wobei der Arbeitsraum I mit Druck beaufschlagt wird, der Arbeitskolben 2 sich nach links bewegt und der Fluiddruck durch das in diese Richtung öffnende Ventil 7 und den Ka­ nal 6 bis zu dem Ventil 17 gelangt. In der linken Extrem­ stellung, in der die Spitze 23 des Anschlagbolzens 22 auf das Ventil 17 trifft, wird dieses Ventil 17 wiederum ge­ öffnet, so daß sich der Fluiddruck in den Arbeitsräumen I und II bis auf eine geringe Restdruckdifferenz ausglei­ chen kann. Die Servounterstützung fällt ebenfalls im we­ sentlichen weg. Die Stellung der Anschlagbolzen 12, 22 und insbesondere der Spitzen 13, 23 in den Bohrungen 11, 21 ist also für den maximal verfügbaren Arbeitsweg des Arbeitskolbens 2 und damit für den maximalen Schwenkwin­ kel der Lenkwelle 5 ausschlaggebend.

Da hierbei lediglich die Servounterstützung durch weitge­ henden Druckausgleich in den Arbeitsräumen I und II ent­ fällt, kann der Arbeitskolben 2 bei Entlastung der ge­ lenkten Achse des Kraftfahrzeugs manuell weiter in Axial­ richtung auf den Anschlag zu bewegt werden. Ein geringer Restdruck von 20 bis 40 bar unterstützt diese Bewegung, ist jedoch bei belasteter Achse unwesentlich. Auf diese Weise kommt der Anschlagbolzen 12, 22 in mechanischen Kontakt mit dem Grundkörper des Ventils 7, 17 und schiebt den Anschlagbolzen 12, 22 in die Bohrung 11, 21 hinein.

Hierbei wird die Haltekraft innerhalb der Bohrung 11, 21 überwunden, die durch die radiale Vorspannung der Radial­ feder 15, 24 aufgebracht wird. Dieser Vorgang dient zur Voreinstellung des Punktes, an dem die Servounterstützung im Betrieb durch Öffnen der Ventile 7, 17 tatsächlich wegfallen soll, also zur Einstellung der im Betrieb wirk­ samen Endanschläge der Lenkung. Diese Endanschläge können in vielen Fällen erst im Kraftfahrzeug selbst eingestellt werden, da die Einbauverhältnisse und gegebenenfalls die Bereifung eine individuelle Einstellung erforderlich ma­ chen.

Soll die Einstellung beispielsweise bei einer Änderung der Bereifung der gelenkten Achse oder geänderten Karos­ serieauf- oder -anbauten neu vorgenommen werden, so sind bei dem insoweit beschriebenen Ausführungsbeispiel ledig­ lich die Gewindeverschlüsse 15, 26 herauszuschrauben, so daß der Anschlagbolzen 12, 22 von außen mit einer Lehre oder einem Werkzeug wieder in seine innere Grundstellung (veranschaulicht in den Fig. 1 und 3) getrieben werden kann. Sodann ist ein erneuter Einstellvorgang möglich, in dem die gelenkte Achse entlastet wird und die Lenkung oh­ ne Servounterstützung bis zu den neu festzulegenden zu­ lässigen Anschlägen eingeschlagen werden kann. Hierbei werden erneut die Anschlagbolzen 12, 24 in die Bohrungen 11, 21 hineingedrückt, wo sie wiederum durch die Halte­ kraft der Radialfedern 14, 24 gesichert werden. Dieser Vorgang ist bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wiederholt möglich, ohne daß die Haltekraft der Radialfe­ dern 14, 24 wesentlich nachläßt. Für die eigentliche Ein­ stellung der Endanschläge ist außer dem Entlasten der ge­ lenkten Fahrzeugachse keine weitere Manipulation an der Lenkung erforderlich. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mußte hierbei entweder der gefundene Anschlag durch Verklemmen des Anschlagbolzens fixiert werden, oder es wurde eine Preßpassung für den Anschlag­ bolzen gewählt, die zuverlässig nur einmal oder allen­ falls wenige Male verstellt werden konnte. Bei häufiger Verstellung läßt die Haltekraft der Preßpassung in einem nicht erwünschten Maß nach.

Als Radialfeder eignen sich besonders die in Fig. 4 ver­ anschaulichten sogenannten Toleranzringe oder Radialwel­ lenringe, die kommerziell verfügbar sind und üblicherwei­ se zur Herstellung einer Welle-Nabe-Verbindung dienen. Solche Toleranzringe sind beispielsweise von der Firma Rencol Tolerance Rings Ltd., Großbritannien, zu beziehen.

Claims (7)

1. Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkausschlages, wobei die Hilfskraftlenkung wenigstens einen in einem Lenkge­ häuse (1) in Axialrichtung verschieblichen, zwei Ar­ beitsräume (I, II) begrenzenden Arbeitskolben (2) aufweist, mit dem Arbeitskolben (2) zugeordneten Ab­ schaltventilen (7, 17) sowie mit dem Lenkgehäuse (1) zugeordneten und in der Axialrichtung verschiebli­ chen Anschlagmitteln (13, 23), gegen die jeweils ei­ nes der Abschaltventile (7, 17) in der Endstellung läuft und dabei zur Abschaltung des Drucks öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel (13, 23) mittels einer in Radialrich­ tung wirkenden Feder (14, 24) kraftschlüssig mit ei­ ner die Öffnungskraft der Abschaltventile (7, 17) übersteigenden Haltekraft fixiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Anschlagmittel (13, 23) einen im wesentlichen runden Schaftbereich aufweist und daß die Feder (14, 24) den Schaftbereich ringförmig umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14, 24) eine umlaufende Bandfeder mit in Umfangsrichtung wellenförmigem Profil (30) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel (13, 23) jeweils in einer Bohrung (11, 21) geführt sind, wobei vorzugsweise jede Boh­ rung (11, 21) einen entfernbaren fluid- und druck­ dichten Verschluß (15, 26) aufweist, nach dessen Ent­ fernen ein dem Arbeitskolben (2) des Lenkgehäuses (1) abgewandtes Ende des jeweiligen Anschlagmittels (13, 23) zugänglich ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (21) eine Durchgangsbohrung des Lenkgehäuses (1) ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (11) eine Sackbohrung oder eine Durchgangs­ bohrung in einem separat in dem Lenkgehäuse (1) zu befestigenden Halteelement (10) ist, vorzugsweise in einer Hohlschraube.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14, 24) in einer der Bohrung (11, 21) oder dem Schaftbereich zugeordneten Ringnut einliegt und in Axialrichtung fixiert ist.